La Suisse, pays de montagnes, a dû très tôt inventer des solutions pour grimper là où l'adhérence classique roue-rail ne suffit plus. Le chemin de fer à crémaillère n'y est pourtant pas né — mais c'est bien sur son sol qu'il s'est développé au point de devenir un savoir-faire national.

Le principe

Au-delà d'une certaine pente, l'adhérence entre roue en acier et rail en acier ne suffit plus, que ce soit pour avancer ou pour freiner en toute sécurité. La solution : ajouter un rail denté central, la crémaillère, dans lequel vient s'engrener un pignon denté situé sous le véhicule. Cet engrènement mécanique permet de grimper — et surtout de freiner en descente — sur des pentes bien plus fortes que ce que l'adhérence seule permettrait.

Petite précision de vocabulaire : en ferroviaire, les pentes se mesurent en ‰ (pour mille) plutôt qu'en pourcentage — une pente de 480‰ équivaut à 48%.

L'origine américaine : le Mont Washington

Contrairement à une idée reçue, le premier chemin de fer à crémaillère au monde n'est pas suisse mais américain. C'est l'ingénieur Sylvester Marsh qui met au point le système en 1869 pour le Mount Washington Cog Railway, dans le New Hampshire (États-Unis). Son principe : un pignon vertical s'engrenant dans une crémaillère en forme d'échelle, avec des barreaux ronds.

Le système Riggenbach

Deux ans plus tard seulement, en 1871, l'ingénieur suisse Niklaus Riggenbach adapte et améliore le système de Marsh pour le chemin de fer du Rigi. Sa modification clé : remplacer les barreaux ronds par des barreaux à section carrée, plus résistants et offrant un meilleur accrochage. C'est le premier chemin de fer à crémaillère d'Europe.

Le système Abt

Mis au point par l'ingénieur lucernois Roman Abt en 1882, ce système repose sur plusieurs lames dentées rectangulaires disposées côte à côte, avec des dents décalées d'une lame à l'autre. Résultat : plusieurs pignons peuvent s'engrener simultanément, assurant une traction beaucoup plus continue et régulière. Le succès du système Abt a été considérable : il a été utilisé dans plus de 70 projets à travers le monde, bien au-delà des frontières suisses.

Le système Strub

Développé par Emil Strub et utilisé pour la première fois en 1898 sur le chemin de fer de la Jungfrau, c'est le plus simple des systèmes suisses : un unique rail à profil proche d'un rail classique (type Vignole), dans lequel s'engrène un pignon muni d'une pince qui vient également saisir le haut du rail. Sa simplicité en fait un système facile à intégrer sur une voie mixte (adhérence et crémaillère).

Le système Locher

Conçu par Eduard Locher, ce système est radicalement différent des précédents : au lieu d'un engrènement vertical, deux pignons horizontaux viennent pincer un rail plat à double denture, un peu comme une pince qui enserre la crémaillère par les côtés plutôt que de s'appuyer dessus par le dessus. Cette configuration empêche tout risque de déraillement du pignon même sur des pentes extrêmes. C'est justement pour cela qu'il a été choisi pour le chemin de fer du Pilatus, ouvert en 1889, qui reste à ce jour le chemin de fer à crémaillère le plus raide au monde avec une pente atteignant 480‰ (48%).

Le système Von Roll

Plus tardif, ce système développé par les aciéries Von Roll simplifie la crémaillère à une seule lame rectangulaire, compatible avec les infrastructures des systèmes précédents — une forme de standardisation dans la famille des crémaillères suisses.

Un savoir-faire toujours vivant

Sur la quarantaine de lignes à crémaillère qu'a comptées la Suisse au fil de son histoire, une trentaine sont encore en exploitation aujourd'hui — Pilatus, Jungfraubahn, Gornergrat, Rigi... la Suisse reste, plus d'un siècle et demi après le Mont Washington, l'un des grands foyers mondiaux du chemin de fer de montagne.